Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开Type‑C接口芯片CC管脚的高压保护系统及方法，包括高压保护装置和高压检测装置；当Type‑C接口芯片CC管脚的输入电压高于参考电压时，高压检测装置产生并输出相应的控制信号，通过控制高压保护装置，将Type‑C接口芯片中与CC管脚通信的低压模块输入端的电压控制在安全范围内，从而实现对低压模块的保护；在本发明专利技术中还公开一种采用NMOS管替代高压保护装置和高压检测装置的高压保护系统，实现对低压模块进行保护，且还能实现Type‑C接口芯片在没有供电时，对Type‑C接口芯片低压模块的保护。为使所述高压保护系统的构建更便捷、成本更低，本发明专利技术在设计所述的高压保护系统时，所采用的电路、器件、参考电压均优选Type‑C接口芯片中的电路、器件、参考电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及紧急保护电路领域，尤其涉及Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统及方法。
技术介绍
随着设备小型化以及便携设备的快速发展，数据接口的尺寸和数量逐渐成为制约设备尺寸的关键因素，因此对数据接口小型化的需求也愈发强烈。在该背景下，USB标准组织提出了新一代的Type-C接口标准以满足日益增长的需求。除了减小了接口尺寸外，更加丰富了接口功能，包括对多信号通路以及高压VBUS供电的支持。图1是USB标准组织提出的新一代Type-C接口芯片的示意图。如图1所示，由于Type-C接口本身的机械结构特点，CC1、CC2管脚紧邻VBUS管脚，由于VBUS管脚可以传输高压，因此用户在使用Type-C接口的过程中，CC1、CC2管脚有可能与VBUS管脚发生短接现象，会出现烧毁Type-C接口芯片中与CC管脚通信的电路模块，进而导致芯片失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，以既便捷、又低成本的方式实现当芯片端口输入电压过高时对芯片内部低压模块的保护。为实现上述目的，本专利技术提供一种Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，包括：高压保护装置和高压检测装置；高压检测装置，用于将接收的Type-C接口芯片CC管脚的输入电压与参考电压进行比较，以及根据输入电压与参考电压的比较，产生相应的控制信号；高压保护装置，用于根据所述控制信号将Type-C接口芯片中与所述CC管脚通信的内部低压模块输入端的电压控制在安全范围内。所述高压保护装置包括第一开关。所述高压检测装置包括第一电压比较器。第一开关串联在所述Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；第一电压比较器将所述输入电压与所述参考电压进行比较，当所述输入电压高于所述参考电压时，所述第一电压比较器(AMP)产生并输出第一控制信号。第一开关并联在所述Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；第一电压比较器将所述输入电压与所述参考电压进行比较，当所述输入电压高于所述参考电压时，所述第一电压比较器产生并输出第一控制信号逻辑相反的反相电压。所述第一开关选用Type-C接口芯片中的开关。所述第一电压比较器选用Type-C接口芯片中的电压比较器。所述参考电压由Type-C接口芯片内部阻值分压、MOS管阈值电压、带隙基准电路产生并提供，或者可以由芯片外部提供。相应于上述提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，本专利技术还提供Type-C接口芯片CC管脚的高压保护方法，包括以下步骤：采用高压检测装置采集Type-C接口芯片CC管脚的输入电压；所述高压检测装置将所述输入电压与参考电压进行比较，当所述输入电压高于参考电压时，所述高压检测装置产生并输出相应的控制信号；根据相应的控制信号，采用高压保护装置将Type-C接口芯片中与所述CC管脚通信的内部低压模块输入端的电压控制在安全范围内。相应于上述提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统。本专利技术还提供一种采用NMOS管替换高压保护装置和高压检测装置的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，包括第一NMOS管；所述第一NMOS管N1串联在Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；所述第一NMOS管接收Type-C接口芯片CC管脚的输入电压和参考电压，当所述输入电压高于第一阈值时，所述第一NMOS管将Type-C接口芯片中与所述CC管脚通信的内部低压模块输入端的电压控制在安全范围内。所述第一阈值为当第一NMOS管栅源极电压达到夹断电压时，所述输入电压的值。所述参考电压采用Type-C接口芯片的电源电压。采用本专利技术提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，由于Type-C接口芯片内的低压模块均通过相应的CC管脚接收信号，当CC管脚处的输入电压过大时，易造成Type-C接口芯片内的低压模块损坏甚至烧毁，进而导致芯片失效；为实现以既便捷、又低成本地解决这一问题，本专利技术选用Type-C接口芯片内的开关作为第一开关串联在所述Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中，同时通过选用Type-C接口芯片内第一电压比较器，对CC管脚处的电压进行检测，并输出第一控制信号，控制所述第一开关通断，对Type-C接口芯片内低压模块的保护；此外，本专利技术还通过将第一开关并联在Type-C接口芯片CC的管脚和内部低压模块之间的信号通路中，通过第一电压比较器输出的与第一控制信号逻辑相反的反相信号，控制所述第一开关的通断，实现另一种对Type-C接口芯片内低压模块的保护方式。此外，同样地，为实现更便捷、更低成本地解决Type-C接口芯片内低压模块易损坏甚至烧毁，进而导致芯片失效的问题，本专利技术提供的，由第一NMOS管根据Type-C接口芯片电源电压实现的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，选用Type-C接口芯片内的NMOS管作为第一NMOS管，替换高压保护装置和高压检测装置的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，对Type-C接口芯片内的低压模块进行保护；而且在Type-C接口芯片没有供电的情况下，第一NMOS管还实现对内部低压模块的保护。附图说明图1是USB标准组织提出的新一代Type-C接口标准的示意图；图2是本专利技术提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统的第一种具体实施方式的示意图；图3是本专利技术提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统的第二种具体实施方式的示意图；图4是本专利技术提供的Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统的第三种具体实施方式的示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术实施方式选择USBType-C接口芯片作为本系统的实施对象。图2是本专利技术提供的一种USBType-C接口芯片CC管脚的高压保护系统的第一种具体实施方式的示意图。如图2所示，本实施例提供的USBType-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，包括高压保护装置101和用于产生控制信号Vtr的高压检测装置102。高压保护装置101采用开关S1来实现；开关S1串联在CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；内部低压模块为USBType-C接口芯片中与CC管脚通信的电路模块。高压检测装置102包括电压比较器AMP；电压比较器AMP的第一输入端与CC管脚连接，用于接收CC管脚处的输入电压Vin；电压比较器AMP的第二输入端用于接收参考电压Vref；电压比较器AMP的输出端用于向高压保护装置101输出控制信号Vtr。电压比较器AMP将接收的输入电压Vin与参考电压Vref进行比较时：当CC管脚处的输入电压Vin高于参考电压Vref时，电压比较器AMP产生并输出的控制信号Vtr为高电平，控制开关S1开路，隔断CC管脚处的高压，使内部低压模块输入端的电压为零，从而实现对USBType-C接口芯片中的低压模块的保护；当CC管脚处的输入电压Vin低于或等于参考电压Vref时，电压比较器AMP输出的控制信号Vtr为低电平，控制开关S1导通，内部低压模块输入端的电压等于CC管脚处的输入电压Vin，CC管脚和内部低压模块正常通信。本实施例中的开关S1和电压比较器AMP均可采用USBType-C接口芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
Type‑C接口芯片CC管脚的高压保护系统，其特征在于，包括：高压保护装置(101)和高压检测装置(102)；高压检测装置(102)，用于将接收的Type‑C接口芯片CC管脚的输入电压(Vin)与参考电压(Vref)进行比较，以及根据输入电压(Vin)与参考电压(Vref)的比较，产生相应的控制信号；高压保护装置(101)，用于根据所述控制信号将Type‑C接口芯片中与所述CC管脚通信的内部低压模块输入端的电压控制在安全范围内。

【技术特征摘要】
1.Type-C接口芯片CC管脚的高压保护系统，其特征在于，包括：高压保护装置(101)和高压检测装置(102)；高压检测装置(102)，用于将接收的Type-C接口芯片CC管脚的输入电压(Vin)与参考电压(Vref)进行比较，以及根据输入电压(Vin)与参考电压(Vref)的比较，产生相应的控制信号；高压保护装置(101)，用于根据所述控制信号将Type-C接口芯片中与所述CC管脚通信的内部低压模块输入端的电压控制在安全范围内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压保护装置(101)包括第一开关(S1)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压检测装置(102)包括第一电压比较器(AMP)。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，第一开关(S1)串联在所述Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；第一电压比较器(AMP)将所述输入电压(Vin)与所述参考电压(Vref)进行比较，当所述输入电压(Vin)高于所述参考电压(Vref)时，所述第一电压比较器(AMP)产生并输出第一控制信号(Vtr)。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，第一开关(S1)并联在所述Type-C接口芯片的CC管脚和内部低压模块之间的信号通路中；第一电压比较器(AMP)将所述输入电压(Vin)与所述参考电压(Vref)进行比较，当所述输入电压(Vin)高于所述参考电压(Vref)时，所述第一电压比较器(AMP)产生并输出第一控制信号(Vtr)逻辑相反的反相电压。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一开关(S1)选用Type-C接口芯片中的开关。7.根据权利要求3所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓龙，孙博宇，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12